TW201410367A

TW201410367A - 電阻熔接管熔接裝置

Info

Publication number: TW201410367A
Application number: TW102128678A
Authority: TW
Inventors: Yoshiaki Hirota
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2014-03-16
Also published as: US10160058B2; KR101833109B1; JP5969599B2; JPWO2014027564A1; CA2881368A1; EP2886237B1; US20150217398A1; EP2886237A4; CA2975666C; CN108044227B; WO2014027564A1; JP6097784B2; JP2015134379A; CA2975666A1; CN104540631B; KR20150028361A; TWI542429B; EP2886237A1; CA2881368C; CN104540631A

Abstract

本發明提供一種電阻熔接管熔接裝置，其可使在用感應線圈方式製造直徑比較大之電阻熔接管時的加熱效率提升，並用簡單之裝置有效率地進行電阻熔接。本發明是一種用以製造電阻熔接管的裝置，而該電阻熔接管是將具有朝行進方向延伸之開口部之開放管之面臨該開口部2的兩端部雙方，利用由感應加熱機構所產生之感應電流來熔融，並在接合部接合者。感應加熱機構具有第1感應線圈，而第1誘電線圈跨越開口部，在未圍繞開放管外周之情形下，配置於開口部之上方而使其跨越開口部並形成一次電流電路。

Description

電阻熔接管熔接裝置

發明領域

本發明是有關於一種電阻熔接管之製造裝置，其是使金屬帶板行進並彎曲成圓筒狀來感應加熱，利用金屬帶板所引起之電流來將金屬帶板之兩端部間熔接。

發明背景

一般而言，做為製造金屬管之方法，除了有將金屬帶板彎曲並利用熔接作為管形狀的電阻熔接管或螺旋管等以外，對金屬胚直接開孔來製造之無縫管、或押出成形之管的製造方法。

電阻熔接管特別是因生產性相當高，且可便宜地製造，故可大量生產。上述電阻熔接管使金屬帶板一面行進並成形為圓筒型，來形成開放管，接著，在包夾開放管之開口部並相對向之端部(以下，單純稱為「開放管端部」。)使高頻率電流流動且提高到熔融溫度之狀態，藉此用輥將開放管兩端部端面雙方壓接熔接且為管狀。此時，作為開放管端部供給電流之方法，一個是例如捲繞感應線圈(電磁圈線圈)而使其包圍開放管外周，並在該感應線圈使一次電流流動，藉此在開放管使感應電流直接產生的方法(例如，參照專利文獻1及非專利文獻1)，另一個是將金屬製之電極壓附至開放管端部，從電源將電流直接通電的方法。此時，感應線圈或是在電極通過之電流，一般而言多使用100~400kHz左右之高頻率電流，並在管之內面側配置稱為阻抗的強磁性體。阻抗是用於阻止對旋繞開放管內周的熔接毫無助益的感應電流。

進而，開放管使感應電流產生之方法中，亦會有如下述專利文獻2所記載，將附帶鐵心之感應加熱線圈配置於開放管端部之上方，在該感應加熱線圈使電流流動藉此用在鐵心內產生之交流電場的作用來加熱該端部之所謂的TF方式(横斷加熱方式)。但，在TF方式中，當使供給之電流的頻率數提高並上升到熔融溫度時，由於只有被熔接材之外表面熔融，而成為熔解不良，因此TF方式在電阻熔接管之製造上，如專利文獻2，只能以1~3kHz左右的低頻率電流之預備加熱機構來使用。

先行技術文獻專利文獻

[專利文獻1]日本特開昭53-44449號公報

[專利文獻2]日本特開平10-323769號公報

非專利文獻

[非專利文獻1]「高頻率之基礎與應用」(東京電機大學出版局，P79、80)

發明概要

圖1~3是針對電阻熔接管之熔接步驟來說明的示意圖。圖1是說明將感應線圈捲繞於開放管外周，利用在該感應線圈流動之一次電流，用在開放管產生之感應電流來製造電阻熔接管之步驟的概略平面圖，圖2是圖1之概略側面圖。又，圖3是圖1、2所示之步驟的概略側截面圖。在此，流動於開放管端部之電流的大部分會流動於對面之端面，但為了使說明簡單，在圖1中便於行事地描繪顯示了電流流動於開放管端部之上面側(外面側)之情形。以下，在其他圖式之說明，流動於開放管之兩端部的電流亦顯示為電流會流動於該兩端部之上面側。

如圖1所示，被熔接材之金屬帶板1從平板狀態到行進中，會用省略圖示之輥來彎曲加工，並成形為兩端部2a、2b相對向之筒狀開放管1的形狀，接著用擠壓輥7來壓附兩端部2a、2b並在接合部(熔接部)6接觸。在該擠壓輥7之上游，為了使相對向之兩端部2a、2b熔融來接合，設有如圖1所示之感應線圈(電磁圈線圈)300，藉由在該感應線圈300使高頻率電流流動，在感應線圈正下方之圓筒狀之開放管1就會有感應電流產生。該感應電流沿著圍繞開放管1之感應線圈300，圍繞開放管1外周，但由於在途中開放管1之端部2a、2b因開口部而開放，因此在該部分感應電流無法流動於感應線圈正下方，而大致分為朝2個方向流動。亦即是，如圖1所示，朝第1個方向流動之電流是沿著開放管1之端部2a、2b並通過接合部6的電流40a、40b，又，朝第2個方向流動之電流是從開放管1之開口部旋繞周面之電流。圖1中，符號40c、40d顯示了旋繞開放管1外周之電流。

而，圖1中，針對旋繞開放管1之內周的電流，省略了其之圖示。這是因為將稱為阻抗8之肥粒鐵等所構成之強磁性體的核心等配置於開放管1之內部，並藉由將開放管1內面之阻抗提高，可防止電流流動於內周之故。或者是，因為與朝接合部6之來回長度相比，製造之電阻熔接管直徑較大，開放管1之內周非常長時，即使不配置阻抗8，內周之阻抗亦十分大，便可抑制旋繞於內周之電流之情況之故。

通常，投入於感應線圈300之電力因感應線圈旋繞開放管1之外周的部分、與到接合部6之來回部分，大部分都會被消費殆盡。故，想製造之電阻熔接管直徑愈大，與從感應線圈300到接合部6之來回距離相比，開放管1之外周長就會愈大，與加熱開放管1之端部之電力相比，加熱開放管1之外周部的電力的比例較大，加熱效率低落。故，以往，製造直徑較大之電阻熔接管時，亦會有可抑制電流旋繞於開放管之外周且進行因電極之接觸通電的情形。該接觸通電有熔接效率較高之優點，但會有電極與開放管接觸之部分的傷痕，或是容易有伴隨著電極與開放管之接觸不良等而起之火花產生之傷痕的問題。為了消除上述傷痕之產生，必須採用使用非接觸之感應線圈之方法，但如上所述，將該方法適用於直徑較大之電阻熔接管的製造時，與加熱開放管端部之電流相比，旋繞於開放管之外周部而加熱之電流的比例會變大。故，因為熔接效率低落而必須使電源容量變大，會有設備費之增加、或阻抗無法忍受強磁場之大電力而燒損等的問題產生。根據這些情況，以往，為了阻抗不會燒損，必須抑制電力量並進行生產，除了招致生產性之低落以外，未使用阻抗時，也只能用低加熱效率來生產。

又，本發明者等為了提高電阻熔接時之加熱效率，針對在開放管產生之感應電流的分布，進行積極檢討。以往，如非專利文獻1所揭示地，說明了只從感應線圈正下方朝向接合部之方向，有電流流動者。然而，本發明者等用電阻熔接管之電磁場解析來調查電流分布之後，得知了實際上如圖4所示，來自感應線圈300正下方之電流不只有接合部6方向之電流，相當量之電流5a、5b會分流並流動於感應線圈300之上游。即，明白了感應線圈300所供給之電力並未有效地流動於接合部6，而成為無效電力(電力損失)之原因。

本發明是有鑑於上述課題而成者，目的在於提供一種電阻熔接管熔接裝置，其可使特別在將直徑比較大之電阻熔接管用感應線圈方式來製造時之加熱效率提升，可用簡單之裝置有效率地進行電阻熔接。

本發明者等為了解決上述課題而進行積極檢討之後，找出了藉將感應線圈之形狀或配置位置，進而，強磁性體等之形狀或配置位置等加以適當化，即使在製造直徑較大之電阻熔接管時，亦可獲得高加熱效率之情形，而使本發明完成。

即，本發明之電阻熔接管熔接裝置是用以製造電阻熔接管的電阻熔接管熔接裝置，該電阻熔接管是將具有朝行進方向延伸之開口部之開放管之面臨該開口部的兩端部，利用由感應加熱機構所產生之感應電流來熔融，並且將上述開口部之間隔依序地窄縮並使上述兩端部之間在接合部接觸而熔接，而前述電阻熔接管熔接裝置之特徵在於：上述感應加熱機構至少具有1個感應線圈，該至少1個感應線圈中，位於最接近上述接合部之第1感應線圈不圍繞上述開放管之外周，配置於上述開口部之上方，而跨越上述開口部並形成一次電流電路。

而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，宜藉由使高頻率電流流通於上述第1感應線圈來形成一次電流電路時，在上述開放管之上述第1感應線圈下方且上述開口部兩外側之部分，形成了上述一次電流電路，而使上述開放管之至少具有通過上述端部之感應電流之二次電流的封閉電路會在上述兩端部附近各自形成1個以上。

又，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，上述高頻率電流之頻率宜為100kHz以上。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，宜在上述開放管之行進方向，具有配置於比上述第1感應線圈更上游側且在相對向之兩端部之間的第1強磁性體。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，上述第1強磁性體之截面形狀宜為，在與上述金屬帶板之行進方向垂直的截面，為T字狀、逆T字狀、I字狀，或是，横向H字狀。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，宜具有配置於上述開放管兩端部之間且在上述第1感應線圈內側的第2強磁性體。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，宜在上述第1感應線圈之上方，具有將該第1感應線圈至少部分地覆蓋的第3強磁性體。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，上述第3強磁性體宜在與上述開放管之開口部對應的位置，具有分割成覆蓋上述第1感應線圈之略半部的第1半部、與覆蓋該第1感應線圈剩餘之略半部的第2半部的構成。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，宜在通過由上述第1感應線圈之上述一次電流電路所形成之上述二次電流之封閉電路的上述開放管之各端部的感應電流上游側，於上述開放管之行進方向之上游側的上述開口部內，配置有具有設置成從上述端部分開並相對向之一對導體部的導體，者使得在上述開放管各端部產生與該當感應電流逆向之感應電流。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，上述導體宜與上述第1感應線圈電性地連接。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，宜具有配置於上述導體之上述一對導體部之間，且沿著該一對導體部延伸之第4強磁性體。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，上述第4強磁性體宜從上述一對導體部電性地絶緣。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，宜具備第5強磁性體，而該第5強磁性體具有：在上述開放管內側朝上述行進方向延伸之內側部、在上述開放管外側朝上述行進方向延伸之外側部、及在上述第1感應線圈所區劃之空間內朝上述內側部及上述外側部間延伸之中間部，且將上述內側部及上述外側部之比上述中間部更下游側之部分與上述中間部所區劃之開放空間側朝向上述行進方向下游側來配置，並形成通過上述內側部、中間部及外側部之磁通之封閉電路。

進而，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，宜使上述第5強磁性體之外側部及內側部中至少一方之下游側端部為分歧之形狀。

此外，本發明之電阻熔接管熔接裝置中，上述第1感應線圈形宜成為隨著從上述開口部朝向側邊，與上述開放管之間隙隨之擴大。

根據本發明之電阻熔接管熔接裝置，採用以下之構成：在開放管兩端部附近之開口部的兩外側，為了使流動於開放管表面之感應電流所構成且至少2個以上的封閉電路形成，從開口部朝管外方向分開之位置，在未圍繞開放管外周之情形下，即，配置形成有封閉電路之感應線圈而使其未圍繞該外周1周之情形下，來跨越開口部。藉此，由於與習知之作業線圈方式相比，即使製造之電阻熔接管直徑較大時，亦可將彎曲行進之金屬帶板並作為筒狀且電阻熔接管熔接時之加熱效率用簡單之裝置有效地提升，因此無須準備大容量之電源。又，由於設置也容易，且配合製造之電阻熔接管之尺寸或形狀而需改變感應線圈之形狀的必要變少，便可減少保有之作業線圈(感應線圈)的數量，因此可進而抑制設備成本的同時，即使使用已設之電源時，亦可用便宜之成本導入。

且，隨著如上述之加熱效率的提升，藉由減低電力使用量可實現節省能源，或者是，投入相同電力時可提高產線速度，並可提升生產性。進而，由於可製造以往因電源容量之限制或大電力投入時之阻抗燒損限制而製造困難之尺寸的電阻熔接管，因此其之產業上的效果不可計量。

1‧‧‧金屬帶板、開放管

2‧‧‧開口部

2a、2b‧‧‧開放管之端部

3‧‧‧第1感應線圈

3’‧‧‧第2感應線圈

3”‧‧‧第3感應線圈

3A‧‧‧第1感應線圈之背面(上面)

4a、4b、4a’、4b’、5a、5b、5a’、5b’、5c、5d、5c’、5d’‧‧‧感應電流

4a’(E)、4b’(E)、5a’(E)、5b’(E)、5c’(E)、5d’(E)‧‧‧感應電流(流動於金屬板端部之感應電流)

6‧‧‧接合部(熔接部)

7‧‧‧輥

8‧‧‧阻抗

9‧‧‧第1強磁性體

9’‧‧‧第2強磁性體

10‧‧‧第3強磁性體

11‧‧‧第4強磁性體

12‧‧‧第5強磁性體

12a‧‧‧第5強磁性體外側部

12b‧‧‧第5強磁性體內側部

12c‧‧‧第7強磁性體中間部

12a1、12b1‧‧‧下游側端部

12b2‧‧‧外伸部

13‧‧‧阻抗殼體

20‧‧‧絶緣板

21‧‧‧導體部防鬆板

22‧‧‧線性滑軌

23‧‧‧連接線

24‧‧‧心軸

26‧‧‧台座

30、31、32、33‧‧‧第1感應線圈

34‧‧‧導體

34A、34B、35A、35B、35C‧‧‧導體部

35‧‧‧導體

40a、40b、40c、40d‧‧‧電流

50、60、70‧‧‧電阻熔接管熔接裝置

300‧‧‧感應線圈

H‧‧‧高度尺寸

K‧‧‧熱電對

M‧‧‧磁通量

R‧‧‧行進方向

W1、W2‧‧‧寬度

圖1是顯示根據習知常識使用了感應線圈之電阻熔接管熔接裝置之電流分布的概略平面圖。

圖2是說明使用了圖1所說明之感應線圈的電阻熔接管熔接裝置的概略側面圖。

圖3是圖1所示之電阻熔接管熔接裝置之概略側截圖。

圖4是顯示根據電磁場解析之電流分布的平面示意圖。

圖5是說明本發明一實施形態之電阻熔接管熔接裝置的概略平面圖。

圖6是說明使用了本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置時之電流分布的平面示意圖。

圖7是說明本發明一實施形態之電阻熔接管熔接裝置的概略圖，並為圖5中所示之A-A截面圖。

圖8(a)、(b)是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，(a)是顯示在第1感應線圈上游兩端部間配置第1強磁性體之例的平面圖，(b)是(a)之B-B截面圖。

圖9是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並顯示在兩端部間配置曲線狀且大致横向H字狀第1強磁性體之例的截面圖。

圖10是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並顯示在兩端部間配置T字狀第1強磁性體之例的截面圖。

圖11是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並顯示在兩端部間配置I字狀第1強磁性體之例的截面圖。

圖12是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並顯示在兩端部間配置逆T字狀第1強磁性體之例的截面圖。

圖13是顯示本發明一實施形態之電阻熔接管熔接裝置之變形例的概略平面圖。

圖14是顯示圖13所示之電阻熔接管製造裝置，且沿著圖13之C-C線的截面圖。

圖15是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，且顯示將第3強磁性體配置於感應線圈上方之例的平面圖。

圖16是顯示圖15所示之電阻熔接管製造裝置，且沿著圖15中之D-D線的截面圖。

圖17是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，並為顯示配置楕圓狀感應線圈之例的平面圖。

圖18是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，並為顯示將矩形狀感應線圈之行進方向的導體寬度擴大之例的平面圖。

圖19是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，並顯示將接近第1感應線圈之接合部部分之寬度寬度窄縮，且，使位置靠近接合部之例的平面圖。

圖20是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，並為顯示在高度方向使用3轉之第1感應線圈之例的側面圖。

圖21是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，並為顯示在大致同一平面內使用3轉之第1感應線圈之例的平面圖。

圖22是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，並為顯示在第1感應線圈上游側配置具有同樣構成之第2感應線圈之例的平面圖。

圖23是說明本發明一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，並為顯示在第1感應線圈上游側配置具有同樣構成之第2及第3感應線圈之例的平面圖。

圖24是說明本發明之一實施形態之電阻熔接管製造裝置之其他變形例的概略圖，並為顯示作為第1感應線圈用與行進方向正交之截面來觀察，使用了朝平坦延伸之感應線圈之例的截面圖。

圖25是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示在設置於開放管上方之第1感應線圈上游側，將與第1感應線圈連接之導體設置於開放管之開口部內之例的平面圖。

圖26是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的示意圖，且將在圖25所示之第1感應線圈及導體使一次電流通過時之因開放管而引起之二次感應電流主電流之流動加以顯示的平面圖。

圖27是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示成為在圖25所示之導體的導體部間設置第4強磁性體之例的平面圖。

圖28是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示與導體設置於開放管之開口部內時兩端部的位置關係的側截面圖。

圖29是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的示意圖，並為顯示在圖28之導體使一次電流通過時之電流的流動的側截面圖。

圖30是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，且顯示在第1感應線圈上游側之開放管兩端部間，進而設置與第1感應線圈電性地絶緣之導體之例的平面圖。

圖31是說明本發明其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並在成為圖30所示之導體的導體部間設置第4強磁性體之例的平面圖。

圖32是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為將圖31所示之導體在開放管之兩端部由平行之2根導體部來構成之例的平面圖。

圖33是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示在成為圖32之導體的導體部間設置第4強磁性體時支持構造之例的縱截面圖。

圖34是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示設置第5強磁性體而使其對第1感應線圈及開放管之開口部插入之例的平面圖。

圖35是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示設置第5強磁性體而使其對圖34所示之第1感應線圈及開放管之開口部插入之例的側截面圖。

圖36是顯示本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置之變形例的概略圖，並為顯示作為第5強磁性體之內側部，使用了配置於開放管內之阻抗之例的側截面圖。

圖37是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示圖34及圖35之第5強磁性體支持構造之例的截面圖。

圖38是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示設置外側部及內側部之下游側端部個別具有分歧形狀的第5強磁性體而使其對第1感應線圈及開放管之開口部插入之例的平面圖。

圖39是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示在第5強磁性體外側部之下游側端部，設置朝內側部突出之外伸部之例的側截面圖。

圖40是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為在圖34所示之第1感應線圈上游側，進而將與第1感應線圈電性地絶緣之導體設置於開放管開口部內之例的平面圖。

圖41是說明本發明其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並在成為在圖40所示之導體的導體部間設置第4強磁性體之例的平面圖。

圖42是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為顯示設置第5強磁性體而使其對圖25所示之第1感應線圈及開放管之開口部內插入之例的平面圖

圖43是說明本發明之其他實施形態之電阻熔接管製造裝置的概略圖，並為在圖42所示之導體之導體部之間，進而設置第4強磁性體之例的平面圖。

圖44是使用了本發明之效果確認實驗，模擬地形成開口部之開放管的概略平面圖。

用以實施發明之形態

以下，針對本發明之電阻熔接管熔接裝置之實施形態，適宜地參照圖1~圖43來說明。而，該實施形態是為了更容易理解發明之趣旨，而詳細地說明者，故只要無特別指定，並非限定本發明者。

一般而言，電阻熔接管是將在裂縫成符合造管直徑之寬度且行進之金屬帶板用輥彎曲並使其之寬度方向兩端部相對向，成形為筒狀之開放管。之後，利用使用了感應線圈之感應電流，在開放管使感應電流流動，使開放管端部(面臨開口部之端部)加熱熔融。之後，在步驟之下游，使開放管所相對向之兩端部用擠壓輥壓附並緊密接合(熔接)，藉此獲得電阻熔接管。在此，所謂的本發明所說明之「下游」是指金屬帶板或開放管行進方向之下游，以下，稱為「上游」、「下游」時，便是指金屬帶板或開放管行進方向之「上游」、「下游」者。

[第1實施形態]

圖5是顯示本發明之第1實施形態之電阻熔接管熔接裝置50的概略平面圖，圖6是將使用了圖5所示之電阻熔接管熔接裝置50並進行電阻熔接管熔接時所產生的感應電流分布示意地顯示的平面圖。

圖5所示之電阻熔接管熔接裝置50是一種裝置，其可使朝行進方向R行進之金屬帶板1利用輥彎曲成圓筒狀來成形為開放管1而使金屬帶板1之寬度方向之兩端部(端部)2a、2b隔出間隔並相對向之後，在該開放管1之開口部2附近使高頻率電流通過，將開口部2之間隔依序地窄縮並加熱，使兩端部2a、2b熔融，使該兩端部2a、2b雙方接觸且熔接。更具體而言，本實施形態之電阻熔接管熔接裝置50 概略地構造成：從開口部2朝管外方向(上方)分開之位置，未圍繞圓筒狀開放管1外周1周(繞周)之情形下，配置形成有至少1轉以上之封閉電路的感應線圈(第1感應線圈)3而可跨越開口部2，並可使在開放管1之兩端部2a、2b附近開口部2之兩外側，流動於開放管1之表層之如圖6所示的感應電流4a、4b所構成的至少2個以上的封閉電路形成。在此所謂的「1轉」是指在俯視下，藉由第1感應線圈3之圍繞方向其中一端部與另一端部為一致或重疊，不單是完全繞1周之線圈，如圖5等所示，亦包含另一端部在一端部之正前方結束，不完全繞1周者的意思。且，本實施形態中，藉由使用上述之電阻熔接管熔接裝置50，構造成在第1感應線圈3內使其跨越開放管1之開口部2並形成至少1轉以上之一次電流電路。

本發明中，以下所說明之第1感應線圈3由銅等之良導體之管部或線材、板等構成，其之材質等並無特別限定。又，第1感應線圈3之形狀可為矩形或圓形，並非特別限定者。又，如圖5例示地，本實施形態中，在圓筒狀開放管1之接合部6上游，將第1感應線圈3配置成與開放管1接近，並至少在2處橫切於開放管1之開口部2上。

圖7是沿著圖5中之A-A線的概略截面圖。

在此，習知之感應加熱方式中，如圖1~4所例示地，圍繞圓筒狀開放管1之外側並在周方向形成1轉以上之線圈。相對於此，本發明中，作為開放管1外周之圍繞數不滿1周，則使其不圍繞開放管1之周圍全體，而大致平面狀地形成至少1轉以上之封閉電路的第1感應線圈3，在設置間隙並分開而使其不與開放管1接觸之位置，配置成可跨越開放管1之開口部2。圖7所示之例中，顯示了第1感應線圈3橫切開放管1之端部2a、2b上側，朝向設於上方之省略圖示之電源的構成。且，本實施形態中，因在第1感應線圈3使高頻率電流流動來形成一次電流電路，藉此在該一次電流電路下方之開口部2兩外側之開放管1，至少具有通過開放管1兩端部2a、2b之感應電流之二次電流的封閉電路，會形成上述一次電流電路而使其在兩端部2a、2b附近個別形成1個以上。而，本發明中，所謂的高頻率是指10kHz以上，且宜為100kHz以上。

圖7所示之例中，流動於第1感應線圈3之電流會沿著該第1感應線圈3，首先，在俯視下，與省略圖示之電源連接之從圖7中右側上方朝向下方來流動，朝右方向横切開放管1之一方端部2b上方之後，在圖7中往後之方向，從正前方側面向朝後方側(亦參照圖5中所示之箭頭方向)。進而，流動於第1感應線圈3之電流再度朝左方向横越開放管1其中一方之端部2b上方，接著，朝左方向横越另一方端部2a上方來流動(亦參照圖5)，接著，在圖7中之往後方向從後方側朝向正前方側之後，接著再朝向右側。且，流動於第1感應線圈3之電流再度朝右方向横越開放管1另一方端部2a上方，最後面向朝圖7中之上方，往省略圖示之電源回流。

用如上述之經路，電流流動於第1感應線圈3時，在開放管1會有如圖6中箭頭所示之感應電流的分布產生。如圖5中所示，當在第1感應線圈3使一次電流朝逆時針流動時，如圖6中所示，在開放管1之與第1誘電線圈3對應的部分，會順時針地有感應電流4a、4b產生。該感應電流4a、4b在第1感應線圈3横越開放管1開口部2之部分，無法使感應電流流動於開口部2之空間，而無法橫越該開口部2之空間的感應電流則會沿著開放管1之端部2a及端部2b流動。如此一來，在開放管1之端部2a側及2b側之各側，會有感應電流4a、4b之主電流的迴路(封閉電路)產生，來加熱包含開放管1之端面(面臨開口部2之面)的端部。

如圖6中所示，本實施形態中，在開放管1兩端部2a、2b附近之開口部2兩外側，形成有流動於開放管1表層之感應電流4a、4b所構成的2個迴路。此時，在接合部(熔接部)6側(下游側)之第1感應線圈3附近，由於開放管1其之開口部2之寬度窄縮而阻抗變低，因此在靠近第1感應線圈3之接合部6之側橫越開口部2上方的附近，感應電流之一部分會分流並朝接合部6側流動，藉此感應電流5c、5d產生。如上所述，由於在接合部6附近，開口部2兩端部2a、2b之間很近，因此該分流之感應電流5c、5d利用接近效果而電流集中，可變得更加高溫，故兩端部2a、2b可熔融並熔接。

另一方面，如圖6所示，藉由在第1感應線圈3上游側，感應電流之一部分通過開放管1端部2a、2b，藉此感應電流5a、5b便會流動。該感應電流5a、5b從接合部6分離，且，因會阻礙流動於接合部6附近之感應電流的集中，故會使熔接效率降低。因此，為了抑制如此之感應電流的產生，在圖8(a)、(b)所示之實施形態的電阻熔接管熔接裝置，於比第1感應線圈3更加上游側，且，與開口部2對應之位置，配置強磁性體(第1強磁性體)9於兩端部2a、2b之間。在此，圖8(b)是圖8(a)中所示之沿著B-B線的概略截面圖，顯示了第1強磁性體9在兩端部2a、2b之間，橫跨開口部2之內外(通過開口部2，從開放管1內部到外部橫跨)來配置的狀態。

在開放管1端部2a、2b之間的開口部2用浮插狀態配置之第1強磁性體9是當在開放管1端部2a、2b有感應電流5a、5b流動時，就會作用而使阻止其，並提高阻抗，便會抑制流動於比第1感應線圈3更加上游側之感應電流者。故，由於利用電磁感應而在開放管1外表面所產生之感應電流會朝接合部6側集中而流動，因此對熔接有效之電流4a、4b、5c、5d的電流密度會提高。因此，與未配置第1強磁性體9時相比，供給電力可較少來完成，便可節省能源。或者是，如投入與未配置第1強磁性體9時相同的電力，便可提高產線速度，亦可提升生產性。

本發明者等由於決定上述第1強磁性體9之形狀，因此測定了電磁場解析及實際之加熱溫度分布的結果，得知了流動於開放管1端部2a、2b之電流5a、5b，特別是在端部2a、2b之上端緣部(上側角落部)與下端緣部(下側角落部)會大量流動。故，如圖8(a)、(b)所示之例，第1強磁性體9宜配置於與開放管1兩端部2a、2b間之開口部2對應的位置，並具有可包覆這些兩端部2a、2b之上側角落部、下側角落部之一方或是雙方的構造。在此，圖8(b)所示之例中，顯示了第1強磁性體9包覆兩端部2a、2b上側角落部及下側角落部之雙方的構造。

如圖8(b)所例示，第1強磁性體9之截面為使H字為横向的形狀，可獲得抑制流動於上游側之感應電流5a、5b的最高效果。即，希望是朝上下面延伸之形狀而使其不單是開放管1端部2a、2b之平面部(端面)，亦可包覆開放管1之上側角落部及下側角落部。又，如圖9所示之例，第1強磁性體9可用曲面來形成各個角部。進而，第1強磁性體9之形狀並非限定於如圖8(b)或圖9之形狀，例如，如圖10所例示地，與開放管1之行進方向R垂直之截面的形狀為T字狀者，或是如圖11所例示之截面形狀為I字狀者以外，如圖12所例示之截面形狀為逆T字狀者亦無妨。此時，感應電流5a、5b之抑制效果較高的順序為：截面横向H字形狀、截面T字形狀、截面逆T字形狀、截面I字形狀。

又，第1強磁性體9之外形狀並無特別地需要形成為直線。

又，作為上述第1強磁性體9之材質，可使用例如，肥粒鐵或電磁鋼板、非晶質等，導電率較低之強磁性體材料。

又，作為配置第1強磁性體9之位置，可為比第1感應線圈3更加上游，但更加靠近第1感應線圈3之位置可將朝上游流動之電流從源頭阻止，故更有效果。但，當第1強磁性體9太過靠近第1感應線圈3時，強磁場之故第1強磁性體9就變得容易發熱。故，亦會根據流動於第1感應線圈3之電流強度等，希望第1強磁性體9從第1感應線圈3離開上游側10mm以上來配置，更宜為適當地根據磁場強度求取適宜之無影響的位置。此時，亦會根據磁場強度，在行進方向R來觀察，常常會將第1強磁性體9之下游側端部從第1感應線圈3上游側端部用例如10~200mm之範圍來離開並配置，藉此獲得優異之特性。又，使用水冷或空冷等之機構，將第1強磁性體9強制性地冷卻會更加有效果。又，關於第1強磁性體9之尺寸，因使用之條件不同，因此並非特別規定者，但關於上述行進方向R之長度可用數十mm左右亦有充分的效果，又，關於厚度，可為不與開放管1接觸之程度，使其與開口部2接近會獲得更高之效果。

又，關於第1強磁性體9之配置的方法，與抑制圍繞開放管1內周面之感應電流的阻抗8組合，並當利用該阻抗8，以從開放管1之端部2a、2b朝開放管1內周側不會有感應電流流入之狀態，來配置第1強磁性體9時，就可更加提高朝第1感應線圈3上游流動之感應電流的抑制效果。

如圖13及圖14所示，本實施形態之一變形例中，藉由將強磁性體(第2強磁性體)9’配置於第1誘電線圈3內側且開放管1兩端部2a、2b間，來使朝第1誘電線圈3下游側亦即是接合部6側流動之電流密度增大。詳而言之，如圖5所示，配置第1感應線圈3時，為了使朝向接合部6之感應電流增加並提高熔接效率，希望將第1感應線圈3盡可能靠近接合部6，來降低接合部6側之阻抗。但，實際上為了使擠壓輥7或未圖示之其他輥設置於接合部6之上附近而使其逼近第1感應線圈3側，故第1感應線圈3無法不從接合部6分開一定程度設置。故，即使第1感應線圈3從接合部6分開，由於在接合部6側感應電流容易流動，因此在本實施形態之裝置，如圖13及圖14所示，在第1感應線圈3內側且開放管1之端部2a、2b間設置第2強磁性體9’。如圖6所示，第1感應線圈3所產生之感應電流包含開放管1之兩端面(面臨開口部2之面)且在與第1感應線圈3相對向之開放管1之開口部2兩側形成封閉電路，感應電流之一部分會朝接合部6流動。而，圖中便於行事地，流動於開放管1端面之感應電流圖示成流動於該端面附近之上部。第2強磁性體9’使第2強磁性體9’與開放管1端面間之阻抗增加，並作用而使其對於流動於該端面之電流，阻止該流動。其結果，在第1感應線圈3開放管1所產生之感應電流會使流動於開放管1端面側之電流減少，並帶來使朝接合部6側流動之電流量增加其之分量的效果。電阻熔接管是暴露於高溫之時間愈短，則愈能抑制氧化物之生成，並由於高溫部之區域窄縮，可避免溫度之品質劣化，因此希望在短時間達到溶融溫度，朝接合部6側之電流增加對熔接品質之安定亦有效果。而，如圖14所示，第2強磁性體9’可在開放管1端面間，深度方向的長度宜可至少在開放管1之板厚以上，希望能超過面臨開口部2之開放管1端面之上緣及下緣並延伸。針對形狀，不只限於圖14所示之I型，與參照圖9~圖12所說明之第1強磁性體9同樣地可採用其他形狀。又，第2強磁性體9’可由肥粒鐵或電磁鋼板、非晶質材等之強磁性材料來形成。又，第2強磁性體9’由於設置於強磁場內，因此宜具有未磁通飽和之截面積。又，為了抑制發熱，第2強磁性體9’宜附加空冷或水冷等之冷卻機構。

如圖15及圖16所示，本實施形態之其他變形例中，為了使熔接效率更加提高，與上述第1強磁性體9不同地，與第1感應線圈3之背面(上面)3A側接近，設置板狀之強磁性體(第3強磁性體)10。在此，圖15是顯示為了簡化說明，省略阻抗8之構成例的概略平面圖，圖16是圖15中所示之沿著D-D線的概略截面圖。這些圖示例中，在第1感應線圈3外側附近(背面3A側)設置第3強磁性體10。具體而言，在與第1感應線圈3之開口部2相反之背面3A側，為了大致包覆第1感應線圈3，而設置第3強磁性體10。第3強磁性體10宜以沿著第1感應線圈3之形狀，即如圖16，第1感應線圈3沿著開放管1來彎曲而形成時，第3強磁性體10亦同樣地彎曲而形成，在如後所述之第1感應線圈3不沿著開放管1而具有平坦的形狀時(圖24)，第3強磁性體10亦宜形成為平坦(兩邊省略圖示)。又，圖示例中，第3強磁性體10設置成在與開口部2大致對應之位置被分割成對，並大致包覆第1感應線圈3。換言之，第3強磁性體具有在與開放管1之開口部2對應之位置，分割成包覆第1感應線圈3寬度方向之對半部的第1半部10a、與包覆該第1感應線圈3之剩餘對半部的第2半部10b的構成。

作為第3強磁性體10之材質，與第1、2之強磁性體9、9’同樣地，可使用肥粒鐵或積層之電磁鋼板、非晶質合金等之強磁性材料。

而，圖15及圖16中，顯示了第3強磁性體10在中央於寬度方向分割為2之例，此時，會有容易觀察接合部6附近之狀態的優點，但不限於此，例如，亦可在不分割之情形下，構造成一體。強磁性體10配合第1感應線圈3之形狀亦可分割成複數也無妨。

本實施形態中，更宜為在第1感應線圈3附近(上方)設置第3強磁性體10，這是因為第3強磁性體10比開放管1或輥及裝置之其他構造體更可利用導磁率高數倍之性質，將在第1感應線圈3所產生之磁通量導至磁氣電阻較小之第3強磁性體10，便可防止磁通量之擴散，在第1感應線圈3附近使磁通量集中之故。而未設置上述第3強磁性體10時，藉由在第1感應線圈3使一次電流流動所產生之磁通量會朝周圍磁性材之輥或其他構造體流動，而電力會無謂地被消費。本實施形態中，藉由在第1感應線圈3之背面3A側設置第3強磁性體10，便可防止無謂地消費使用之電力。因此，藉由使用第3強磁性體10，在第1感應線圈3附近會有磁通量集中之情形，在開放管1產生之感應電流亦會增加，流動於開放管1端部2a、2b之電流密度可上升並提高加熱效率。

又，第3強磁性體10與第1感應線圈3之距離愈靠近，則愈能有效防止無謂地消費電力之點，因而以此為佳，具體而言，以不接觸之程度，希望這些可隔出數mm~數十mm左右之間隙來配置。

而，本實施形態中，已針對如圖5等所示之第1 感應線圈3為矩形形狀之情況來說明，但第1感應線圈亦可作為例如圖17所示之楕圓形狀的感應線圈31來構成。或者是，如圖18所示之矩形形狀之第1感應線圈32，亦可使用使朝開放管1之行進方向R延伸之感應線圈部分之線圈寬度W1會比朝橫切開放管1之開口部2方向延伸之感應線圈部分的線圈寬度W2更加寬大的感應線圈32。如圖5所示之例，感應線圈部分之寬度W1、W2為相同感應線圈3時，朝開放管1之行進方向R延伸之感應線圈部分之正下方，因只持續加熱該感應線圈部分長度的分量，而會有成為電阻熔接管之強度降低或尺寸精度不良、材質不良等之原因的可能性。圖17或圖18所示之例目標是抑制該部分之發熱的效果者，圖17之情況，使第1感應線圈31之形狀為楕圓，藉由開放管1進行時使橫切第1感應線圈31之時間縮短，便可防止開放管1之特定部分成為高溫。又，圖18之情況，藉由擴大行進方向R之誘電線圈部分的寬度W1，使該當擴大寬度部分之電流密度下降，使在第1感應線圈32之沿著行進方向R延伸之部分正下方所產生之感應電流密度下降，便可抑制發熱。

又，如圖19所示之例，使朝接合部6之電流更加增大之方法，作為第1感應線圈，為了交換設於擠壓輥7、或接合部6上部之省略圖示的頂輥等，而朝向接合部6來配置形成為前端窄細之感應線圈33，亦相當有效。圖19所示之例中，使與第1感應線圈33之接合部6靠近之部分的寬度窄縮，並構造成使該部分與接合部6靠近。上述方法在製造較小徑尺寸之鋼管時亦為有效之方法。

上述圖示例中，第1誘電線圈3、31~33之捲繞數為1轉，但第1誘電線圈3、31~33或是後述之其他誘電線圈之捲繞數則可為2轉以上。而作為參考，圖20中顯示在高度方向使捲繞數為3轉之誘電線圈3，與圖21中顯示在大致同一平面內使捲繞數為3轉之誘電線圈3。如上所述，藉由使用複數轉之感應線圈，由於如為相同電流，則電界強度會升高(電界強度與捲繞數成比例)，因此便可集中並供給電力。相反地為了獲得相同電界強度，藉由增加捲繞數，便可使供給之電流變小。如此便會有可在無法確保充分之線圈截面積時，將電流降低而使其不會達到線圈之容許電流密度的優點。進而，藉由降低電流值，亦可使銅損減少。

又，在本實施形態中，如圖22所示之例，亦可採用除了上述構成之第1感應線圈3之外，進而在上游側具備有同樣構成之不同的感應線圈(第2感應線圈)3’的構成。

或者是，如圖23所示，在第1誘電線圈3上游側，可採用具備有同樣構成之部同的2個感應線圈(第2及第3感應線圈)3’、3”的構成。如此一來，藉此可使電流分流，降低流動於各誘電線圈之電流值。又，藉由組合線圈之串聯連接、並聯連接，便有可調整電感之優點。

進而，在本實施形態中，如圖24所示，在與行進方向R正交之截面來觀察第1感應線圈3，會形成為大致平坦之形狀，藉此可採用隨著第1感應線圈3從開放管1之開口部2分離，與開放管1之間隔逐漸變寬之構成。藉由採用上述構成，可獲得以下優點。即，如圖7或圖16，當使第1感應線圈3沿著開放管1之外面，作為彎曲之形狀時，開放管1之第1感應線圈3正下方部分就會集中並加熱，成為高溫，相對於該當部分之機械的強度降低下或是會有變形產生等之虞，當形成為隨著使第1感應線圈3從開放管1之開口部2分離而與開放管1之距離擴大時，在與沿著第1感應線圈3之行進方向R延伸之部分對應之開放管1的側邊部分，因電流的集中會緩和，故可避免該當側邊部分之局部加熱。又，藉由使第1感應線圈3為上述形狀，即使熔接之開放管1的直徑改變，也無需依每一鋼管尺寸改變線圈，由於可盡量使用相同尺寸之感應線圈，因此亦可減低設備成本。進而，即使鋼管尺寸變更也可減少交換感應線圈之作業，亦有生產性提升之優點。

[第2實施形態]

以下針對本發明第2實施形態之電阻熔接管熔接裝置來說明。

圖25是顯示本發明之第2實施形態之電阻熔接管熔接裝置60的概略平面圖，圖26是將使用了圖25所示之電阻熔接管熔接裝置60並進行電阻熔接管熔接時所產生之感應電流分布示意地顯示的平面圖。

上述第1實施形態中，已針對藉由在第1感應線圈 3之上游側配置第1強磁性體9，抑制朝第1感應線圈3之上游側流動之感應電流來說明，但本實施形態中，採用在第1誘電線圈3之上游側，設置一次電流流動之導體，同樣地抑制朝上游側之感應電流，並使朝接合部6之電流增加且提升加熱效率之構成，並在以下說明其之詳細。又，本實施形態中，針對與第1實施形態相同之構成，賦予相同符號，並省略其之詳細的說明。

如圖25所示，在開放管1之行進方向R觀察本實施形態之電阻熔接管熔接裝置60，在比第1感應線圈30更加上游側，具備具有沿著開放管1之端部2a、2b以直線狀延伸之2個導體部34A、34B的導體34。各導體部34A、34B個別從開放管端部2a、2b之端面分開，且設置成與該端面相對向。圖25所示之例中，位於下游側之第1感應線圈30、與位於上游側之導體34之導體部34A、34B彼此一體化，亦即是電性地連接、連通著。因此，朝第1感應線圈30所供給之一次電流會透過導體部34A、34B而流動。

如上所述，除了第1感應線圈30以外，在更加上游側設置有具有2個導體部34A、34B之導體34，如圖26中示意地所示之感應電流便會在開放管1產生。詳而言之，利用流動於第1感應線圈30之一次電流，在與開放管1之第1感應線圈30對應的位置，與第1感應線圈30之一次電流相反方向地形成感應電流4a’、4b’的迴路。進而，利用流動於各導體部34A、34B之一次電流，在開放管1之端部2a、2b，與該導體部34A、34B相對向且與導體部34A、34B之一次電流相反方向地會有感應電流5a’(E)、5b’(E)產生，形成感應電流5a’、5b’的迴路。亦即是，與導體部34A、34B對應而形成之二次電流(感應電流)之封閉電路(迴路)5a’、5b’之通過開放管1端部2a、2b的感應電流5a’(E)、5b’(E)，會與第1感應線圈30對應而形成之二次電流(感應電流)之封閉電路(迴路)4a’、4b’之通過開放管1端部2a、2b的感應電流4a’(E)、4b’(E)相反方向地流動。

上述感應電流5a’、5b’之電流密度會比圖6所示之感應電流5a、5b，提高由導體部34A、34B而產生之感應電流增加之分量。故，感應電流5a’(E)、5b’(E)之流動會抑制或幾乎消滅與此相反方向地流動之開放管1兩端部2a、2b的感應電流4a’(E)、4b’(E)的流動，並在感應電流4a’、4b’，使流動於與端部2a、2b相反側的感應電流增幅。且，利用該已增幅之感應電流，使面朝接合部6之感應電流5c’、5d’之迴路增幅，並從兩端部2a、2b朝向接合部6側且電流密度很高之感應電流5c’(E)、5d’(E)便會流動。藉此，在接合部6附近，因高頻率電流之接近效果，進而成為電流集中，加熱效率更加提升之結果。上述效果特別是在開放管1兩端部2a、2b之間隔為20~30(mm)左右時，會更加顯著。

另一方面，開放管1兩端部2a、2b間之間隔較小時，即，開口部2狹窄，端部2a、2b與導體部34A、34B之間隔窄縮時，比起端部2a、2b與導體部34A、34B之間的阻抗，導體部34A與導體部34B之間的阻抗會變得比較小。如此一來，流動於導體部34A、34B外側部分(導體部34A、34B端部2a、2b側的部分)之1次電流會分流，變為流動於導體部34A、34B內側部分(與另一方之導體部34A、34B相對向的部分)，而會有感應電流5a’(E)、5b’(E)減少之情形。故，本實施形態中，如圖27所例示，為了使導體部34A、34B間之阻抗增大，更宜設置強磁性體(第4強磁性體)11。具體而言，如圖示例，在導體部34A、34B之間，配置第4強磁性體11而使其與該導體部34A、34B電性地絶緣。藉由設置上述第4強磁性體11，可獲得提高導體部34A、34B間之阻抗並使欲流動於導體部34A、34B之上述內側部分的電流朝上述外側部分流動的作用。進而，由於強磁性體11之導磁率較高，利用流動於導體部34A、34B之上述外側部分的一次電流，在與該導體部34A、34B相對向之端部2a、2b可使磁通量集中，因此可獲得感應電流5a’、5b’可有效率地流動於兩端部2a、2b，加熱效率提升的效果。

而，如圖28及圖29所示之例，導體部34A、34B 之高度尺寸H宜比開放管1之最大板厚稍微更大一些(圖28及圖29中，便於行事地，只顯示其中一方之端部2a及導體部34A。)。進而，使導體部34A、34B之高度尺寸H為導體部34A、34B超出開放管1外面及內面而突出的尺寸。當一次電流流動於上述導體部34A、34B時，在開放管1各端部2a、2b，就會有如圖29中之箭頭所示之感應電流5a’(E)、5b’(E)流動(圖29中便於行事地只顯示其中一方端部2a之感應電流5a’(E)。)。此時，流動於導體部34A、34B之一次電流、與因此而起之感應電流5a’(E)、5b’(E)之間的空間部分作為電感而作用，為了使感應線圈34之電感降低，流動於導體部34A、34B之一次電流會沿著圖29中以網狀顯示之符號S的部分來流動而使其與兩端部2a、2b所產生之感應電流 5a’(E)、5b’(E)相對向。藉此，可獲得提高兩端部2a、2b之電流密度，加熱效率提升之效果。

而，在圖28中所示之導體部34A、34B，針對從開放管1內面側突出之下部34a的區域，即使沒有該部分，亦可充分獲得本實施形態之效果。然而，如圖示例，藉由使導體部34A、34B之高度尺寸H為從開放管1外面及內面突出之尺寸，開放管1之板厚等有所不同之情況等，製造規格不同之電阻熔接管之際，由於可省下每次交換導體34之作業，而連帶可提升作業性或生產性。而，導體部34A、34B之高度尺寸H亦可比開放管1之最大板厚更小，但也會有加熱效率降低之情形。

又，作為第4強磁性體11，可使用與上述各強磁性體相同，肥粒鐵或電磁鋼板、非晶質等，導電率較低之強磁性材料，可設計成不使磁通量飽和。而磁通量密度較高，無法忽視第4強磁性體11之發熱時，例如，可對該當第4強磁性體11供給冷卻水來冷卻，或是，採用以空氣等之氣體或混合了氣體與液體之冷卻媒體來冷卻等之方法。

而，上述圖25~圖29中，顯示了使感應線圈30與導體34一體地形成之例，但本實施形態之變形例中，如圖30所示，亦可採用不使迴路狀之第1感應線圈3與導體35彼此電性地連接而獨立之構成。圖30之例中，導體35具有與開放管1端部2a、2b相對向且延伸為直線狀之2個導體部35A、35B、與跟這2個導體部連接之導體部35C，形成為在俯視下大致U字形狀。此時，可使從省略圖示之電源所供給之電流(參照圖中之箭頭)個別用相反方向來通電。為上述構成之情形下，使供給電流朝第1誘電線圈3與導體35分流，可使第1感應線圈3之電流密度下降，因此可獲得抑制發熱之效果。

又，與圖27~圖29之例相同，如圖31所示之例，可採用在導體35之導體部35A、35B之間配置第4強磁性體11之構成。

進而，如圖32所示之例，本實施形態中，可採用將迴路狀之第1感應線圈3、與2個導體部35A、35B彼此分離之導體35組合的構成。如圖30及圖31，將導體部35A、35B用串聯連接時，會有導體35內之電流密度過高之情形，但如圖32之例，採用將導體35分割成導體部35A與導體部35B之構成，藉此預定之一次電流可分流且使各導體部35A、35B之電流密度下降，因此可抑制該導體部35A、35B之發熱。

而，第4強磁性體11希望會比導體部35A、35B在上下為至少大10mm以上的尺寸，寬度則包含面臨之導體部35A、35B之間的後述絶緣材，盡可能使其為最大。又，針對第4強磁性體11之行進方向R的長度，可為與相對向之導體部35A、35B的長度同等或以上。

進而，如圖32所示，在成為導體35之導體部34A、34B間，配置第4強磁性體11時，會有使加熱效率更加提升之點，而以此為佳。

又，第4強磁性體11例如採用如肥粒鐵之稍微地有導電性的材料時，與如上述之導體部35A、35B接觸時會有火花產生，由於推測亦會有損傷之情形，因此可採用將表面用絶緣材被覆，或是，無法被覆絶緣材時，隔著空氣層來絶緣之構成。

在此，圖33所示之例中，導體部35A、35B與第4 強磁性體11透過絶緣板20來安裝的同時，導體部35A、35B透過導體部防鬆板21，與絶緣性之樹脂或陶瓷等構成之線性滑軌22安裝成可動。藉由採用上述構成，電縫熔接時，即使導體部35A、35B與開放管1端部2a、2b接觸之情形下，由於透過絶緣板20而安裝之導體部35A、35B及第4強磁性體11在圖中可自由地朝左右方向活動，因此可防止導體部35A、35B之損傷。又，採用上述構成時，宜使省略圖示之電源裝置與導體部35A、35B的連接線23由可自由地活動之編織線來構成。

[第3實施形態]

以下針對本發明第3實施形態之電阻熔接管熔接裝置來說明。

圖34是顯示本發明第3實施形態之電阻熔接管熔接裝置70的概略平面圖，圖35是說明使用圖34所示之電阻熔接管熔接裝置70來進行電阻熔接管熔接時，在第1感應線圈3產生之磁通量M通過強磁性體(第5強磁性體)12時之磁通量方向的概略側截面圖。

本實施形態中，對於上述第1、2之實施形態，為了更加使感應加熱效率提升，採用以下所例示之構成。本實施形態中，針對與第1、2之實施形態相同之構成，賦予相同符號，並省略其之詳細的說明。

如圖34所示，本實施形態之電阻熔接管熔接裝置 70配置成使第5強磁性體12朝由第1感應線圈3包圍之空間及開口部2插入。第5強磁性體12具有配置於開放管1內側並朝行進方向R延伸之內側部12a、配置於開放管1外側且朝行進方向R延伸之外側部12b、及在這些內側部12a及外側部12b間朝開放管1管內外方向(圖中垂直方向)延伸之中間部12c。第5強磁性體12配置成使其朝向比第1感應線圈3更加下游側的接合部(熔接部)6側延伸並跨越第1感應線圈3及開口部2。又，第5強磁性體12使開放管1之行進方向R側面側之截面形狀為有角度的横向U字狀或是横向U字形狀(圖34及圖35所示之例中為有角度的横向U字狀)。第5強磁性體12亦可為横向H字形狀或是横向h字形狀。圖34及圖35所示之例中，截面形狀為有角度的横向U字狀的強磁性體12配置成使其之開放部(開放空間)側朝向開放管1行進方向R之下游側，且可橫跨一次電流電路之下游部上方空間、一次電流電路上游部與下游部之間的空間、及接合部6下方之管內空間。又，第5強磁性體12希望內側部12a及外側部12b前端(下游側之端部)可延伸到接合部6附近。又，第5強磁性體12之厚度希望可厚到磁通量不飽和之程度以上，但必須抑制在不碰到擠壓輥7等之程度的厚度。

如圖34所例示，本實施形態之電阻熔接管熔接裝置70與圖5及圖6所例示之電阻熔接管熔接裝置50相同，在第1感應線圈3使一次電流通電(參照圖34中之箭頭)。此時，如圖35所示，第1感應線圈3所產生之磁通量M通過朝接合部(熔接部)6側延伸存在之第5強磁性體12，並通過面臨開口部2之兩端部2a、2b附近並使感應電流產生而使其跨越第1感應線圈3。又，如圖35中之箭頭所示，通過開放管1之磁通量M包含有在第5強磁性體12配置於開放管1管內之內側部12a、配置於管外之外側部12b、及中間部12c，形成連結管內外之磁氣電路。上述第5強磁性體12由導磁率較高之材料構成，因此會有將從第1感應線圈3發散之磁通量M拉入之效果，故，可將磁通量M有效率地貫通接合部6側之開放管1兩端部2a、2b，便可使感應電流有效率地產生。

而，圖34及圖35之例中，第5強磁性體12由彼此一體化之內側部12a、外側部12b及中間部12c來構成，但這些亦可為不同個體來形成。又，使內側部12a、外側部12b及中間部12c為不同個體來形成時，內側部12a、外側部12b及中間部12c彼此之間不需要直接連接，只要形成如上述之磁通量M之封閉電路，即使彼此分開，彼此之間亦可有其他構件介入存在。例如，如圖36所示，在開放管1內配置朝行進方向R延伸之阻抗8時，可將該當阻抗8作為第5強磁性體12之內側部12a來取代使用。圖36之例中，阻抗8收容於阻抗殼體13內，中間部12c與具有作為上述內側部12a之功能的阻抗8並無直接連接，但可形成磁通量M之封閉電路。

接著，圖37中，顯示如上述第5強磁性體12之支持構造的一例。圖示例中，第5強磁性體12外側部12b與中間部12c為一體而形成或是彼此堅固黏著，內側部12a則與這些為不同個體來形成。安裝第5強磁性體12時，首先，在管內中央附近所設置之心軸24，安裝第5強磁性體12內側部12a。且，在開放管1之開口部2上方設置第1感應線圈3(參照圖34)之後，在配置於開口部2上方的台座26上載置外側部12b。藉此，第5強磁性體12成為可動且懸吊支持之狀態。此時，與外側部12b形成為一體之中間部12c其之下端與形成於內側部12a上面之凹部內面相接。藉由採用上述構成，即使第5強磁性體12之一部分與開放管1端部2a、2b接觸時，由於強磁性體12可自由地移動，因此可防止強磁性體12之損傷、或在開放管1端部2a、2b大傷痕產生。進而，在第5強磁性體12，將可與開放管1之端部2a、2b接觸之中間部12c用玻璃包帶或電木板構成之絶緣材來保護，從可防止裝置之損傷、或防止火花產生之觀點來看，而以此為佳。而，本實施形態中，考慮設置之容易性，以分割第5強磁性體12之形態為例來說明，但例如亦可使一體物之截面為有角度的横向U字狀的形狀來構成第5強磁性體12，與上述例相同，載置於台座26來使用也無妨。

又，如圖38所示，本實施形態中，可使第5強磁性體芯12為被分割之形狀而在接合部6附近可使內側部12a及外側部12b之至少任一方在俯視下朝向開放管1端部2a、2b附近的外側。即，強磁性體12之內側部12a及外側部12b之至少任一方可為分歧成二叉之形狀(大致V字狀或大致U字狀等)而在其之下游側端部12a1、12b1，可避開接合部6。又，更宜為使內側部12a及外側部12b兩方在下游側端部 12a1、12b1，分歧成二叉之形狀。

作為宜採用上述形狀之理由，藉由使第5強磁性體12外側部12b之下游側端部12b1分歧，而可從上部用監視器等容易觀察接合部(熔接部)6之樣子的情形可供舉例。又，因為藉由使第5強磁性體12內側部12a之下游側端部12a1分歧，在接合部6附近熔融之金屬利用伴隨著感應電流而產生之電磁力排出並朝管內落下時，該當熔融金屬與第5強磁性體12內側部12a接觸並可減低內側部12a損傷之虞之故。又，所排出之熔融金屬亦會有朝管上方飛出之情形，但即使在此時，藉由使第5強磁性體12外側部12b之下游側端部12b1分歧，便可抑制與外側部12b直接有熔融金屬接觸之情形，亦有減低外側部12b之損傷的效果。

如圖38所例示，本實施形態中，在第5強磁性體12內側部12a及外側部12b雙方，使下游側端部12a1、12b1為分歧並從開放管1開口部2朝稍微偏離之位置來配置的形狀而使其朝向兩端部2a、2b附近之兩外側。藉此，可抑制朝第5強磁性體12之內側部12a的熔接金屬落下、堆積產生，進而，可目視確認接合部6之狀態。因此，可防止第5強磁性體12之磁氣機能的降低，並安定地持續維持性能，進而，步驟中，可時常確認熔接部之狀態。

又，本實施形態中，在上述圖式，第5強磁性體12之內側部12a及外側部12b沿著開放管1形成為大致水平，但亦可傾斜地配置而使內側部12a及外側部12b之至少任一方隨著朝向下游，內側部12a及外側部12b間之距離漸增或是漸減(省略圖示)。而，在形成良好之磁氣電路亦即是減低磁氣阻抗之觀點，內側部12a及外側部12b間之距離宜隨著朝向下游而漸減。又，在相同之觀點，如圖39所示，在外側部12b之下游側端部，亦可設置朝向內側部12a突出之外伸部12b2。

然而，如圖40所示之例，本實施形態中所具備之第5強磁性體12亦可適用於如上述第2實施形態之具有第1感應線圈3及導體35的構成。又，如圖41所示之例，在導體35內側具有第4強磁性體11之構成，亦可採用具有第5強磁性體12的構成，而該第5強磁性體12配置成朝第1感應線圈3及開口部2插入。

進而，如圖42所示，本實施形態中，亦可採用具有第5強磁性體12之構成而使其朝上述第2實施形態之圖25所示之例的第1感應線圈30及開放管1之開口部2插入。進而，如圖43所示，在圖42中所示之導體部34A、34B之間，亦可採用設置第4強磁性體11的構成。進而，雖省略詳細之圖示，但對於圖32所示之構成亦可適用於具有第5強磁性體12之構成。

如以上說明，根據本發明之電阻熔接管熔接裝置，在開放管1之兩端部2a、2b附近之開口部2兩外側，在從開口部2朝管外方向分開之位置未圍繞圓筒狀之開放管1外周之情形下，而使流動於開放管1內之感應電流所構成之至少2個以上的封閉電路形成，即，採用使該外周之圍繞數為不滿1周，配置形成有可跨越開口部2，至少1轉以上之封閉電路的第1感應線圈3的構成。藉此，與習知之作業線圈方式相比，將行進之金屬帶板1彎曲並為筒狀，即使在製造之電阻熔接管直徑較大時，亦可使電阻熔接管熔接時的加熱效率用簡單之裝置有效果地提升，又，設立亦變得容易。又，配合製造之電阻熔接管的尺寸或形狀，改變感應線圈之形狀的必要很少，故由於可將保有之作業線圈(感應線圈)之數量減少，因此可不需有大容量之電氣設備並可抑制設備成本，即使是使用既設之電源時亦可用便宜的成本來導入。

且，隨著如上述之加熱效率的提升，藉由減低電力使用量可實現節省能源，或者是，投入相同電力時可提高產線速度，並可提升生產性。進而，由於可製造以往因電源容量之限制或大電力投入時阻抗燒損的限制而製造困難之尺寸的電阻熔接管，因此其之產業上的效果不可計量。

本發明中，如上所述，可用簡單構成的電阻熔接管熔接裝置製造從小徑到大徑之電阻熔接管，但特別是有效率地將製造時加熱效率降低且直徑較大之電阻熔接管製造者相當有效。又，利用朝感應線圈之上游流動的電流，可防止輥有所損傷，進而會有不需要如習知之感應線圈當中通過金屬帶板，而容易設置或更換感應線圈等之優異的效果。

[實施例]

以下，舉例本發明之電阻熔接管熔接裝置的實施例，可將本發明更加具體地說明，但本發明原本並非限定於下述實施例者，在能適合於前、後述之趣旨的範圍亦可適當地施加變更來實施，這些任一者均為包含於本發明之技術的範圍者。

本實施例中，針對本發明之效果，利用靜止加熱實驗來進行確認。

[實施例1]

「被加熱材」

本實施例中，如圖44所示，作為被加熱材，使用了在外徑：318.5mm、肉厚：6.9mm、長度：1m之配管用碳鋼管(SGP管)上部，利用雷射加工來模擬開口部形狀者(以下稱為開放管。)。此時的雷射加工是從圖44中之左側端部開始，到平行開口部之間隔：50mm、長度：200mm，之後，接合部所取決之頂點與兩端部之角度：5.7度，且500mm之長度來開口(開口部合計為700mm)。又，使頂點部為0.5R。

「電阻熔接管熔接裝置」

如圖5~圖7所示，本實施例所使用之電阻熔接管熔接裝置中，作為感應線圈，使用了使φ10mm之水冷銅管在上下游方向為200mm，且，圓周方向為200mm，並已折曲者，且使銅管與開放管之間距離10mm來配置。又，加熱時，投入頻率數200kHz-20kW之電力，來計測用靜止加熱到達最高溫度1000℃之時間。又，加熱溫度是在面臨開放管之開口部的端部，將50μm之K熱電對從接合部以20mm間距來黏熔並測溫。又，作為阻抗，在可水冷之環氧樹脂製之罩體將與圖7所示之例不同之厚度8mm的肥粒鐵芯用5層來積層並放入，從接合部正下方朝向上游側在400mm之範圍來配置。

「實驗順序」

首先，作為本發明例1，將上述感應線圈從接合部6開始距上游側(開口部側)離開50mm之位置，配置在感應線圈之下游側(接合部側)端部來進行加熱。

又，作為本發明例2，與本發明例1同樣地配置上述感應線圈的同時，並將如圖15及圖16所示之第3強磁性體的彎曲板狀鐵芯(厚度：15mm、寬度(圓周方向)：150mm、長度(上下方向)：250mm)從感應線圈分開5mm，在感應線圈背面(上面)側使用2個，以開口部為分界配置於兩端來進行加熱。

又，作為本發明例3，與本發明例1同樣地配置上述感應線圈的同時，將作為第1強磁性體之如圖8(a)及圖10所示之肥粒鐵製的T字型芯(長度(行進方向R)：150mm、水平部寬度：100mm、水平部厚度：20mm、垂直部足的長度：50mm、垂直部寬度：30mm)配置於感應線圈上游50mm來進行加熱。

又，作為本發明例4，與本發明例2同樣地配置上述感應線圈，以及，感應線圈上方之肥粒鐵芯(第3強磁性體)的同時，在感應線圈上游側50mm配置本發明例3所使用之T字型芯(第1強磁性體)來進行加熱。

又，作為比較例1，與習知相同，將依圓筒狀來包圍開放管之外周且為1T(轉)之感應線圈(長邊方向寬度：200mm、內徑：340mm、厚度：10mm之水冷銅板製感應線圈)配置於接合部上游側50mm來加熱。

又，作為比較例2，與比較例1相同，將依圓筒狀包圍開放管之外周之1T的感應線圈配置於接合部上游側250mm來加熱。

又，上述各實驗中，將接合部之升溫速度、與在從接合部距離上游側分開150mm之位置之開口部端部的升溫速度加以比較。而，各實驗中，用未設置輥7之狀態來進行。

將上述本發明例1~4及比較例1、2之結果顯示於下述表1。

表1所示之升溫速度比是顯示了本發明例1之接合部與上述開口部端部之個別加熱速度為1時之各實驗升溫速度的比例，加熱速度考慮變態熱之影響、放散熱之影響，會為從接合部到150mm之位置的溫度加熱到500℃時的加熱速度，未到達500℃時，為最多到200秒為止的加熱速度。

如表1所示，比較例1之情形下，為了使鋼管全體暖和，在鋼管端部也好，又，在接合部也好，用200秒從未達到過500℃。

又，比較例2中，將感應線圈距接合部分開250mm，雖然鋼管端面之溫度多少有上升，但可得知無法看到顯著的溫度上升。

另一方面，適用本發明之電阻熔接管熔接裝置之本發明例1中，由於感應線圈並未圍繞鋼管全體，耗損較小，與開口部兩端所產生之封閉電路位於感應線圈內，且，在鋼管端面有電流廻流，因此可得知升溫速度很快。

又，本發明例2中，藉由配置第3強磁性體，因磁通量在感應線圈正下方集中，可得知與本發明例1相比，可獲得2倍以上之升溫速度。

進而，藉由配置第1強磁性體，本發明例3(無第3強磁性體)及本發明例4(有第3強磁性體有)可防止流動於感應線圈上游之電流，故，個別地與本發明例1(無第3強磁性體)及本發明例2(有第3強磁性體)相比，可看見10%左右之加熱速度的提升。

[實施例2]

本實施例中，在實施例1之本發明例1~4，相對於在距熔接部(接合部)50mm之位置設置感應線圈，在實際機台會設置擠壓輥或頂輥等，故，亦會有無法在距熔接部較近之置設置感應線圈之殼體，因此預想為在從熔接部分離之位置設置感應線圈的情形，來進行實驗。

本實施例中，當為如圖5所示之裝置時，感應線圈(參照符號3)所包圍之開放管1兩端部2a、2b的溫度上升會變大，接合部之溫度上升會變小，故，為了增加朝向接合部之電流量，使用了電阻熔接管熔接裝置70，來進行實驗，而該電阻熔接管熔接裝置70是具有如圖25及圖26所示之彼此電性地連接之第1感應線圈30及導體34之構成者。又，本實施例中，未使用阻抗，只使用感應線圈來進行實驗。又，本實施例中，使感應線圈為上述構成，除了未使用阻抗之點以外，用與上述實施例1相同的條件來進行電阻熔接管熔接。

具體而言，上下游方向之長度：100mm，且，圓周方向之寬度：200mm的第1感應線圈30會與上下游方向之長度：200mm、高度：20mm、厚度：3mm之鋼板所構成的導體34連接。

且，作為本發明例5，將如上所述之感應線圈及導體在距接合部6與上游側(開口部側)分開150mm之位置，配置感應線圈下游側(接合部側)端部來進行加熱。

又，作為本發明例6，與本發明例5同樣地配置上述感應線圈及導體的同時，如圖27所示，在構成導體34之2個導體部34A、34B間，配置行進方向R之長度：200mm、高度：20mm、厚度：5mm之肥粒鐵芯(第4強磁性體)來進行加熱。

又，作為本發明例7，與本發明例5同樣地配置上述感應線圈及導體的同時，將具有行進方向R之長度：200mm、寬度：15mm、高度：90mm之有角度的横向U字狀的肥粒鐵芯(第5強磁性體：參照圖34等)配置而使其朝第1感應線圈30及開放管1之開口部2插入，來進行加熱。

又，作為本發明例8，與本發明例6同樣地在構成導體34之2個導體部34A、34B間配置肥粒鐵芯(第4強磁性體)的同時，與本發明例7同樣地，配置有角度的横向U字狀的肥粒鐵芯(第5強磁性體)而使其朝第1感應線圈30及開放管1之開口部2插入來進行加熱。

又，作為比較例3，與上述比較例2同樣地，將依圓筒狀包圍開放管之外周之1T的感應線圈配置於接合部之上游側250mm，用相同電流來進行通電加熱，並比較升溫速度。

將上述本發明例5~8及比較例3之結果顯示於下述表2。

表2所示之升溫速度比顯示了使比較例3之加熱速度為1時之各實驗的升溫速度比例。

如表2所示，本發明例5中，與包圍如習知之鋼管(開放管)外周之感應線圈形式的比較例1、2相比，可確認到加熱速度變快了45%。

又，本發明例6中，在成為上游側導體34之2個導體部34A、34之間插入作為第4強磁性體之肥粒鐵芯，藉此可確認到進而加熱速度變快了15%。

又，本發明例7、8中，將上述有角度之横向U字狀的第5強磁性體的肥粒鐵芯朝第1感應線圈30及開放管1之開口部2插入，藉此與上述本發明例5、6相比，可確認到個別獲得了2倍以上之加熱速度，明瞭到可有效率地加熱。

而，本實施例中，確認到只要在鋼管(開放管)之上方設置感應線圈便可簡單地完成設立，以及，即使鋼管徑以±10%程度來變化時，加熱速度亦無很大改變。

[實施例3]

本實施例中，在外徑318.5mm、肉厚6.9mm、長度1m之鋼管(開放管)上，配置了外徑10mm、內徑8mm之銅管所構成之長度250mm、寬度200mm之矩形感應線圈(第1感應線圈)。此時，為了與開放管之距離為10mm(固定)而使感應線圈彎曲並為鞍型形狀。在感應線圈內，使冷卻水流動來冷卻。感應線圈設置於距接合部分開150mm之位置。開放管之開口部與實施例1之情形為相同形狀。本發明例9中，進而在感應線圈內側且開口部內，如圖13所示，使寬度(圓周方向)10mm、長度(行進方向R)65mm、高度30mm之作為第2強磁性體的肥粒鐵芯從開放管端部上面突出10mm，並設置在距接合部190mm(距感應線圈30mm)位置到255mm為止的位置，且用熔接電流800A進行10秒鐘靜止加熱。

本發明例10中，使肥粒鐵芯之長度為130mm、從距接合部190mm(距感應線圈30mm)之位置到320mm之位置為止來設置，同樣地進行靜止加熱。

本發明例11中，使肥粒鐵芯之長度為195mm、從距接合部190mm(距感應線圈30mm)之位置到385mm之位置為止來設置，同樣地進行靜止加熱。

又，作為基準之本發明例12中，在開放管之開口部內並未配置如上述之肥粒鐵芯，來進行同樣之靜止加熱。

針對上述發明例9~12，評價是將開放管端面之感應線圈所包圍部分之行進方向的中間位置的溫度變化、與開放管端面之感應線圈下游側端跟接合部之中間位置(距接合部75mm之位置)的溫度變化加以個別地測定，並針對本發明例9~11，將對於本發明例12之升溫溫度的各點升溫溫度比例求出並評價。結果顯示於表3。

從表3之結果看來，藉由將作為第2強磁性體之肥粒鐵芯設置於感應線圈所包圍之開放管端面間，定位於感應線圈內之開放管端面處的溫度上升會緩和，另一方面，更靠近接合部側之開放管端面處的溫度上升會提高。這顯示了位於感應線圈內之流動於開放管端面之電流減少，而朝接合部側流動之電流便會增加其之分量，並藉由設置第2強磁性體即肥粒鐵芯，本發明之電阻熔接管熔接裝置之效率便會更加提高。